JP2812873B2 - 骨計測方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、骨の計測方法に関す
る。更に詳細には、本発明は被検骨に放射線を照射する
ことにより得られる透過放射線像に基づく影像から得ら
れる骨の透過放射線量に関するパターンを測定し、骨評
価パラメータ特に海綿骨評価パラメータを合理的かつ精
度よく計測する骨計測方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】人間の骨の発育状態、老化度の確認、又
は骨粗鬆症、骨軟化症等の骨病変の種類の判定やその症
状の進行度、治療時の効果の確認等の種々の骨計測を行
う場合がある。

【０００３】人間の骨には、皮質骨と海綿骨に分類され
る。皮質骨は緻密な骨組織であり、四肢の長管骨骨幹部
に代表され、パイプ状の形をとる。海綿骨は骨梁という
網目状に分布する骨組織であり、長管骨の骨端部や、脊
椎、手根骨、踵骨、距骨、足根骨等にみられる。皮質骨
に比べ、海綿骨は、その骨組織が血管系を含む軟部組織
に接する面積が大きいため、骨の代謝回転が早く、骨の
病気あるいは治療による変化が早いという特徴をもつ。

【０００４】かかる骨計測の方法としては、被検骨にＸ
線照射して得られたＸ線写真フイルムを用いてそのフイ
ルムにおける影像の濃淡をマイクロデンシトメーターに
より測定して骨計測を行うＭＤ法（「骨代謝」第１３
巻、１８７―１９５頁（１９８０年）、「骨代謝」第１
４巻、９１―１０４頁（１９８１年）等参照）、被検骨
にガンマ線を照射して、透過したガンマ線の量を検出器
により測定して骨計測を行うフォトン・アブソープシオ
メトリー、被検骨にＸ線照射して得られた透過Ｘ線の量
を検出器により測定する方法等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法において得られる透過放射線量のパターンには、
原理上皮質骨の情報と海綿骨の情報が混在し、皮質骨を
多く含む領域と海綿骨を多く含む領域を区別して測定し
ているとは言えなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで発明者等は、皮質
骨、海綿骨についての客観的、定量的な評価方法につい
て鋭意研究した結果、被検骨に放射線を照射することに
より得られる透過放射線像に基づく影像から得られる透
過放射線量パターンにおいて被検骨に応じて骨幅に基づ
く所定の領域でのみ該透過放射線量パターンを演算処理
し、骨計測を行うことで皮質骨を多く含む領域と海綿骨
を多く含む領域を区別して精度よく測定することが可能
になり該目標が達成できることを見いだし本発明に到達
した。

【０００７】即ち本発明は、被検骨の放射線撮影により
得られる影像を用いて該被検骨についての骨計測を行な
う方法において、該被検骨についての影像の被検部で骨
計測を行なう方法において、該被検骨についての影像の
被検部で単数又は複数の異なる計測ラインに沿って該被
検骨の透過放射線量に関するパターンを測定する工程
と、該パターンにおける該被検骨の骨幅の１／３〜１／
２の範囲で骨幅の中央から割り振った海綿骨を多く含む
部分領域でのみ該パターンを演算処理して該被検骨の計
測を行う工程を有することを特徴とする骨計測方法を提
供するものである。

【０００８】さらに本発明の方法には、該被検骨の骨計
測が、厚さが変化している標準物質と共に撮影された被
検骨のＸ線写真フイルムに光を照射して得られる透過光
量を検知する影像読み取りによるものであって、演算処
理して被検骨の計測を行う工程が該Ｘ線フイルムから得
られる標準物質の厚みと透過光量の関係に基づいて該パ
ターンを標準物質の厚みに変換することを含むものであ
る骨計測方法が含まれる。なお、本発明は被検骨が橈骨
の場合に好ましく適用される。

【０００９】以下に、本発明の骨計測方法について、必
要に応じて図面を用いながら更に詳細に説明する。

【００１０】即ち本発明にいう放射線としては、Ｘ線や
ガンマ線が好ましく用いられる。また本発明の影像入力
としては、被検骨にＸ線やガンマ線等放射線を照射し透
過放射像に基づくＸ線写真フイルムやＸ線やガンマ線な
どの透過強度センサーにより得られる影像を入力するた
めのものである。該入力された映像において関心領域
（ＲＯＩ）を所定の方法で決定することで被検骨周辺の
単数又は複数の異なる測定ラインに沿って該被検骨の透
過放射線量パターンを得て、該パターンの各々に対して
所定の領域に対してのみ被検骨の計測を行うためのコン
ピュータ手段を用いてパターン処理を行い計測を行うも
のである。

【００１１】ここで、所定の方法としては骨頭部のわか
り良い突部２点をピックしてその中点を求め次に骨幹部
の２点ピックし、その中点を求めそれらを結び骨軸とし
これに対する垂線を骨頭部の２点の中点又はいずれか１
点からの距離を基に決め該ラインの近傍で等間隔、平行
している複数の測定ラインをＲＯＩとする方法がある。

【００１２】このコンピュータ手段には演算を行うＭＰ
Ｕと該演算を含む骨計測のためのプログラムが入力され
たＲＯＭ及び、演算一時記憶のためのＲＡＭから構成さ
れている。

【００１３】ここで所定の領域の決め方について述べ
る。骨は先に述べたように皮質骨と海綿骨に分類でき
る。しかし、従来の測定では図１の骨幅Ｄ全体について
の透過放射線量に関するパターンすべてについて骨密度
を計算していたので皮質骨あるいは海綿骨を区別して計
測することは不可能であった。そこで我々は該透過放射
線量に関するパターンにおいて図１におけるｘなる所定
の領域でのみ演算を行う方法を考案した。即ち、被検骨
が例えば橈骨遠径端における例では、皮質骨、海綿骨の
割合は図２のように変化する。よって海綿骨の割合をで
きるだけ多くとるには、領域を狭くする必要がある。例
えば、海綿骨を多く含む領域を測定するには図３の領域
についてパターン処理すればよいことになる。

【００１４】しかしながら該領域を狭くすれば骨の性質
による位置によるデータの変動や測定系の感度バラツキ
等による測定ラインのズレによるデータ変動が大きくな
り測定精度（ＣＶ）の低下をまねく。これを図４に示
す。

【００１５】そこで、図２、図４に示すように海綿骨の
割合とＣＶはトレードオフの関係になっていて、逆に言
えば、測定に要求される骨の割合が決まれば精度は決ま
り、精度が決まれば骨の割合が決まる。これらを我々は
合理的に決定することで海綿骨を多く含む領域で高い精
度での測定を可能とした。この領域の決定には図５で示
す骨幅Ｄに基づく値を利用するのが好適である。ここで
図５に示すとおり、皮質骨の測定に用いられるｄ（ピー
ク、ピークキョリ）を用いた場合、海綿骨が多い領域で
はこのｄが明確でない場合が多いので好適とは言えな
い。橈骨長さの１／８部位では図６のような骨分布にな
っているが海綿骨を測定したいときはＤの１／３領域を
とれば図２、図４より海綿骨の割合５０％でＣＶ２％以
下で測定できることがわかる。尚、図２は、骨幅の半分
についてのみ模式的に示したものである。

【００１６】本発明を実施する骨計測装置の好ましい実
施態様例を図７に示す。即ち、自動読み取り４部１はラ
インセンサー（ＣＣＤ）をフイルム移動方向に直角に並
べてＸ線写真フイルムの上面又は下面から帯状光源（Ｌ
ＥＤ）によりフイルムを照射し、その透過光をラインセ
ンサー上に焦点を結ぶように配置したロッドレンズによ
り集光し、そのＸ線フイルム濃度に応じた透過光の強度
等の信号を得るようにすると同時にラインセンサー及び
帯状光源と直角方向に微少移動することのできるパルス
モータを用いた微少フイルム走行手段を具備している。

【００１７】フイルムフィードコントローラーはかかる
Ｘ線写真フイルムの特定部位にしぼって透過光の検知を
可能にしたり、フイルムを所定の速度で間欠的に走行さ
せることを制御するための制御手段である。ＣＣＤドラ
イバーは、ＣＣＤに蓄積されたデータを所定のタイミン
グで取り出せるように制御する機能を有するものであ
る。又はＬＥＤコントローラは、Ｘ線写真フイルムの濃
淡のレベルに合わせて光源の強さを調節するための光源
の光強度調節手段である。

【００１８】該被検骨の影像において骨頭部２点と骨幹
部２点を指定する手段としては、骨の影像を表示するＣ
ＲＴなる画像表示手段とその表示をもとにポイント入力
手段としてのキーボードやライトペンなどが考えられ
る。さらにそれぞれの中点を結んで骨軸を求める手段と
しては該処理内容が記憶されているＲＯＭ及び演算・一
時記憶のためのＲＡＭから構成されるコンピュータ手段
があげられる。

【００１９】さらに該骨頭部２点のいずれかの点又はそ
の中点を基準に該骨軸に沿って所定の距離だけ離れた位
置に骨軸に垂直な基準測定ラインを設定する手段と該基
準測定ライン又はその近傍の単数又は複数の測定ライン
に沿って該被検骨の透過放射線量に関するパターンを得
る手段及び該パターンを用いて所定の演算処理を行い該
被検骨の骨計測を行う手段としてはこれらの処理内容が
記憶されているＲＯＭ及び演算・一時記憶のためのＲＡ
Ｍ及びＣＰＵから構成されるコンピュータ手段があげら
れる。

【００２０】被検骨と標準物質を共に撮影されたＸ線写
真フィルムに光を照射して得られる透過光量のパターン
において、被検骨部の透過光量を標準物質部の透過光量
と比較することが被検骨を標準物質厚さに変換すること
ができ、撮影条件によるＸ線写真フィルム濃度の違いに
よる誤差を小さくできる。ここで標準物質とは厚みが連
続的に変化するスロープ状ものや１ｍｍピッチで厚みが
変化するステップ状のものが考えられる。スロープ状の
場合は被検骨部の透過光量と標準物質部の透過光量の直
接比較で厚み変換する方法が考えられる。ステップ状の
標準物質へ厚さ変換をする時は、被骨部の透過光量が標
準物質ステップ間のそれに対応する場合各ステップの透
過光量を一次補間したりスプラインで補間したりして変
換する方法が考えられる。これらの演算処理手段として
は上述のＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＣＰＵからなるコンピュ
ータ手段があげられる。

【００２１】図８は、図７における骨計測データ処理部
２におけるＣＲＴなる画像表示手段に拡大されて表示さ
れた橈骨の例である。１１が表示画面であり、１２が橈
骨であり、１３、１４、１５、１６が骨計測のため必要
とされる基準ポイントの位置を示すものである。具体的
には１３、１４の中点と１５、１６の中点を結びこれに
垂線を１３から所定の位置、例えば第２中手骨長さの１
／２にとり基準測定ラインとするのが位置再現性を確保
するのに好適である。

【００２２】図７における自動読み取り部１によって読
み取られたデータ群がデータ処理部２におけるイメージ
入出力部及びイメージメモリーから主としてなる影像記
憶手段によって記憶されて、記憶された影像に関するデ
ータ群は、ＣＲＣＴ及びＣＲＴから主としてなる画像表
示手段によって図９に示す如き拡大された被検骨のパタ
ーンとして表示される。

【００２３】更に本発明の計測装置に含まれる演算手段
としては、ポイント入力手段例えば、カーソルキー等に
より入力された基準ポイントを基準として、影像記憶手
段に記憶された被検骨の影像における測定すべき所定の
位置を決定し、かかる所定位置での被検骨の影像及び厚
さの変化している標準物質の影像に関する記憶データ群
を用いて標準物質の厚みに変換して骨測定のための演算
を行うことができるものであればいかなるものであって
もよい。その例としては骨計測のための演算プログラム
が入力されたＲＯＭ及び演算・一時記憶のためのＲＡＭ
から構成されるマイクロコンピューター手段があげられ
る。

【００２４】また、被検骨についての影像の被検部で単
数又は複数の異なる計測ラインに沿って、該被検骨の透
過放射線量に関するパターンを測定するための手段及び
該被検骨の骨幅に基づいて、予め定められた部分領域で
のみ該パターンを演算処理して該被検骨の計測を行う手
段として、これらの処理・演算プログラムが入力された
ＲＯＭ及び演算・一時記憶のためＲＡＭから構成された
マイクロコンピュータ手段があげられる。

【００２５】演算の内容は具体的例を示すために、図９
に例示された如き橈骨遠位端の所定の測定ラインでの記
憶データをパターンとして表示したものである。即ちＤ
が骨巾を示し、これに基づいて決定された骨幅の１／３
の領域での骨密度分布が表現されている。

【００２６】なお、図７のＲＳ２３２Ｃ及びＭＯＤＥＭ
は、骨計測装置の手段を介した骨評価システムに用いる
場合の通信手段に連結されて通信機能を付与するための
ものであり、ＰＩＯはディジタル制御入力をコンピュー
ターシステムへ入出力するためのインターフェイスとし
て機能するものである。

【００２７】上述した本発明の具体例ではＸ線写真フィ
ルムを用いたものを示したが、Ｘ線イメージセンサーに
直接Ｘ線を照射して画像化する装置等にも本発明は容易
に適用できる。

【００２８】かかる本発明を実施する装置の場合の、Ｘ
線撮影から骨計測までの流れを模式的に図１０に示す。
Ｘ線源２０からのＸ線を被検骨１９と共にＸ線イメー
ジセンサーに直接を照射して画像化する装置において
は、従来のＸ線撮影法におけるＸ線写真フィルムを挟み
込んだカセッテの代わりにイメージングプレート２１を
使用してＸ線撮影を行い、レーザー光照射手段２２およ
び光検知センサー２３により該イメージングプレート２
１に蓄積記録されたＸ線情報にレーザー光を照射するこ
とでＸ線強度に比例した情報を光信号として読み取るこ
とができる。画像処理装置２５によって読み取った光電
情報をＡ／Ｄ変換して被検骨のＸ線像２４を得て、該Ｘ
線像をもとに、前記の如き本発明における骨計測方法と
同等な骨計測を行うことができる。

【００２９】また本発明には、被検骨にガンマ線を照射
して得られる透過ガンマ線量に基づいて影像を検出して
骨計測を行うフォトン・アブソープシオメトリーによる
ものも含まれる。

【００３０】

【発明の効果】本発明により皮質骨、海綿骨量を精度よ
く合理的に計測できる計測方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の骨計測の例示。

【図２】被検骨中の海綿骨の比率の例示。

【図３】海綿骨についての骨計測の例示。

【図４】計測領域と計測精度の関係の例示。

【図５】本発明における骨計測の例示。

【図６】橈骨における骨計測の例示。

【図７】本発明を実施する骨計測装置の具体例の模式
図。

【図８】本発明における骨計測ライン設定の例示。

【図９】本発明における骨計測の例示。

【図１０】本発明を実施するＸ線イメージセンサー上で
被検骨にＸ線照射して画像化する装置の例示。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61B 6/00 - 6/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検骨の放射線撮影により得られる影像
   を用いて該被検骨についての骨計測を行う方法におい
   て、該被検骨についての影像の被検部で単数又は複数の
   異なる計測ラインに沿って該被検骨の透過放射線量に関
   するパターンを測定し、該パターンにおける該被検骨の
   骨幅の１／３〜１／２の範囲で骨幅の中央から割り振っ
   た海綿骨を多く含む部分領域でのみ該パターンを演算処
   理して該被検骨の計測を行うことを特徴とする骨計測方
   法。
2. 【請求項２】 該被検骨が橈骨である請求項１の骨計測
   方法。
3. 【請求項３】 該被検骨の骨計測が、厚さが変化してい
   る標準物質と共に撮影された被検骨のＸ線写真フイルム
   に光を照射して得られる透過光量を検知する影像読み取
   りによるものであって、演算処理して被検骨の計測を行
   う工程が該Ｘ線フイルムから得られる標準物質の厚みと
   透過光量の関係に基づいて該パターンを標準物質の厚み
   に変換することを含むものである請求項１の骨計測方
   法。